Circulariteit, iedereen heeft er vandaag de mond van vol, maar Stora Enso sluit al jaren de kringloop voor papier. Met duurzame materialen en met duurzame processen. Zonder waterzuivering valt de productie bijvoorbeeld stil. Om een betrouwbare werking te blijven garanderen drong een retrofit voor de drives zich dan op. Stora Enso ging daarvoor aankloppen bij Danfoss die ATS naar voor schoof als hoofdaannemer, want er was maar één dag de tijd om van het oude naar een nieuw future proof concept voor de waterzuivering over te schakelen.

De Fins-Zweedse Groep Stora Enso is een vooraanstaande leverancier van duurzame oplossingen voor verpakkingen, biomaterialen en houtconstructies. Het doet dat vanuit de filosofie dat alles wat vandaag gemaakt is met materialen van fossiele oorsprong, morgen uit bomen kan komen. Op de site in Langerbrugge wordt er  jaarlijks 540.000 ton kranten- en magazinepapier geproduceerd, volledig uit oud papier. Circulariteit ten top dus, een aanpak die het ook doortrekt in de eigen processen.

“Op de site beschikken we over twee energiecentrales en drie windturbines. Daarmee kunnen we volledig in onze behoefte voor stoom voorzien en grotendeels voor elektriciteit”, vertelt Philip Mechelinck, Drives Technieker bij Stora Enso.

200 liter afvalwater per seconde

Een tweede belangrijk element in dat verhaal is water. “Water doet dienst als drager van de pulp en voor de productie van stoom en speelt dus een essentiële rol hier. We pompen het water op uit de Nieuwe Kale en lozen het na grondige zuivering in het kanaal. Om een idee te geven van het debiet, er passeert 200 liter afvalwater per seconde”, aldus Stora Enso Project Engineer Wanne Verstraeten. In de flotatiecellen van de beide “de-inking”-installaties wordt het slib van inkt en papiervezels zoveel mogelijk uitgewassen en verwijderd. Het reject (inkt etc.) dat van die flotatiecellen komt wordt ingedikt en verbrand op EC1. De andere fractie is effluent en wordt gezuiverd door de afvalwaterzuivering. “Deze heeft twee lijnen, de ene dateert uit de jaren vijftig, de tweede uit 1978. De aandrijving van de motoren gebeurde al frequentiegestuurd. Maar we liepen steeds meer tegen de leeftijd van de installatie aan. Bovendien werkt het systeem op 500 V. Dat maakte het nog minder evident om aan wisselstukken te geraken.”

Een dag de tijd voor overzetting

Hoe de nieuwe oplossing er moest uitzien? Hetzelfde. “Procesmatig waren er eigenlijk geen veranderingen nodig. Alles werkte zoals het moest. Wel wilden we een systeem hebben dat de beschikbaarheid van de waterzuivering verhoogde en dat klaar was om in de toekomst de overstap naar een fibernetwerk te maken”, zegt Stora Enso Supervisor-planner Gerd Vanrenterghem. De timing was duidelijk: de vijfjaarlijkse shutdown die gepland stond voor juni 2023. “Jaarlijks is er wel een onderhoudsstop voor de waterzuivering, maar om deze veranderingen te kunnen doorvoeren moest alles zonder spanning staan.” Een project dat dus om een goede voorbereiding vroeg, want voor de overzetting van de drives zou er welgeteld één dag de tijd zijn.

Keuze voor VLT® AutomationDrive FC 302 frequentieregelaars

De oorspronkelijke drives in de waterzuivering waren VACON CX® drives van Danfoss. Het hart van de nieuwe oplossing zijn de VLT® AutomationDrive FC 302 frequentieregelaars. Koen Schiettekat legt uit waarom: “Een IT-net en een 500 V-net kunnen best uitdagend zijn. Maar dit type kan beide aan. Daarenboven kan er via Profinet S2 gecommuniceerd worden, ook één van de vragen van Stora Enso. Een derde reden waarom ze hier zo een goede match zijn, is de combinatie van standaard STO en de VLT® Safety Option MCB 152, die twee configureerbare safe digital inputs ter beschikking stelt. Alles is bovendien uitgerust met printplaten voorzien van 3C3 coating.” State-of-the-art dus en dat vraagt vandaag eveneens om een digitaal laagje. “Conditiebewaking dus. Bij Stora Enso werkt die op twee niveaus. Enerzijds worden de statorwikkelingen van de motor gecontroleerd om eventuele veroudering op te sporen. Anderzijds kijken we naar de belastingscurve (omhullingskromme). Op die manier wordt de frequentieregleaar gebruikt als een slimme sensor om de toestand van de motor en toepassing te bewaken, problemen vroegtijdig te signaleren en oplossingen te vinden, nog voordat ze een effect op het proces hebben. Zijn er afwijkingen, dan wordt een alarm gegenereerd zodat de onderhoudsploeg kan gaan kijken welke acties er nodig zijn om stilstand te vermijden.”

Redundant netwerk

In totaal moesten er 39 drives vervangen worden. Allemaal hetzelfde type qua intelligentie en controle. Wel waren er drie voorzien van sinus uitgangsfilter, omwille van de zeer lange motorkabels.  Maar het werk ging verder dan dat. Ook het hele netwerk errond werd opnieuw opgebouwd. Mechelinck: “Net om die redundante opbouw te creëren. Problemen op lijn 1 van de waterzuivering zouden in de toekomst geen impact mogen hebben op lijn 2 en vice versa. Er werd ook overgestapt van Profibus naar Profinet S2.” ATS stond in voor alles, van design, tot engineering en implementatie op de werf. “Om die compartimentering tussen de twee lijnen te realiseren zijn er een aantal borden vervangen en zijn er nieuwe borden bijgekomen. Okken borden van Schneider, Stora Enso was al vertrouwd met de technologie, een logische keuze dus”, aldus Danny Feliers, key accountmanager ATS.

Heel grondige voorbereiding

Het traject begon in september 2022, maar bleek door de lange levertermijnen en de deadline van juni 2023 best wel spannend. Projectleider ATS Kevin Mortier: “Al van bij het ontwerp zijn een aantal componentkeuzes gebeurd in functie van de beschikbaarheid.” Begin mei kon het team bordenbouw van ATS aan de slag. Twee weken later volgde in Kruisem al de FAT. Begin juni begon de ombouw van de eerste lijn, twee weken voor D-Day. Er kwam een nieuw lokaal voor de nieuwe kasten, de bekabeling werd naar daar getrokken, de dataoverdracht vanuit de frequentieregelaar naar het DCS-systeem werd bekeken … Kortom, alles werd tot in de puntjes voorbereid om de pompen van de eerste lijn weer zo snel mogelijk te kunnen vrijgeven. “Dat kon door die nieuwe aanpak. En dan snel weer verder werken aan lijn 2.”

Sterkte van ATS

Toch bleef het een huzarenstukje om al die stappen zonder enige vertraging ergens op elkaar te laten opvolgen. “Het was cruciaal om hiervoor een beroep te doen op een partner als ATS, die het hele project in goede banen kon leiden”, vertelt Verstraeten daarover. Uiteindelijk kreeg elke pomp zijn eigen kast. Voor een aantal grote drives (110 kW en hoger) werd voor een kastmodel van Rittal gekozen met een specifiek systeem voor koeling. “Hierbij werd gebruik gemaakt van optionele ventilatiekits (“Cooling Duct kits”) van Danfoss voor inbouw in een standaard Rittal kast. Dankzij de “Back Channel Cooling” van de FC 302 in combinatie met de airducts, die aan de boven- en onderzijde van de omvormer worden gemonteerd, wordt een efficiënte koeling gerealiseerd (de koelplaat-ventilator van de drive zelf zorgt voor de gedwongen luchtstroom in dit ventilatiekanaal). 90% van de warmte is onmiddellijk weg door het aanzuigen van lucht via de sokkel. Een heel efficiënte warmte dissipatie waardoor geen extra koeling nodig is”, verduidelijkt Feliers. De schema’s werden uitgewerkt in Eplan, maar vervolgens wel aangepast en geïntegreerd binnen de eigen structuur van Stora Enso. “Een mix van onze standaard en hun spelregels”, vat Mortier samen.

Ook energie-efficiëntie omhoog

Stora Enso was bijzonder tevreden na afloop. “Een zeer deftig afgewerkte installatie, op vlak van montage, bekabeling en bordenbouw. De uitvoering is volledig zonder incidenten gebeurd en er was voortdurend een heldere communicatie. Een aangename eerste kennismaking met ATS”, is Mechelinck duidelijk. Sedert de ombouw in juni traden er nog geen noemenswaardige problemen op. “Omdat het operationele plaatje gewoon beter in elkaar zit nu”, voegt Vanrenterghem toe. Hetzelfde geldt overigens voor de energiehuishouding.

“De nieuwe frequentieregelaars hebben een veel hoger rendement. Ze ontwikkelen ook minder warmte, waardoor ook de koeling minder hard moet werken. De factor energie-efficiëntie was overigens doorslaggevend om dit project te kunnen doorvoeren. Daar wordt heel hard naar gekeken bij elke investering”, besluit Verstraeten.

Danfoss – ATS: partners in variabele snelheidsregeling

Voor ATS en Danfoss was dit project niet de eerste tango die ze samen dansten. De jarenlange samenwerking mondde in 2023 uit in de erkenning van ATS als Danfoss Drives Authorized Partner. Het bundelen van beider ervaringen zal in de eerste plaats de klanten ten goede komen. Zij kunnen rekenen op zowel commerciële als technische support in hun directe omgeving voor al hun noden op vlak van aandrijftechniek. Ook Stora Enso. Dit project kreeg een verlengstuk in de vorm van een service level agreement (DrivePro® Response overeenkomst). Samen bieden ATS en Danfoss 24/7 ondersteuning, zodat er bij problemen onmiddellijk gereageerd kan worden en er binnen vier uur een support engineer ter plaatse is.